热带珊瑚礁沉积物微生物组空间变异性及其环境驱动因素研究

《Microbial Ecology》：Scale-Dependent Structuring of Sediment Bacterial Communities on Coral Reefs

　　

摘要

沉积物相关微生物组在珊瑚礁生物地球化学过程中发挥关键作用，然而热带珊瑚礁系统中其空间变异性的驱动因素仍知之甚少。本研究利用16S rRNA基因宏条形码技术，对一树岛（One Tree Island）周边珊瑚斑块礁潟湖栖息地的沉积物细菌群落进行了表征。我们在21个站点评估了潟湖尺度的变异，并在13个站点考察了微生境差异，以评估空间和环境驱动因素的影响，包括距岛距离、沉积物粒度及营养盐组成。沉积物细菌群落受到空间背景的强烈调控，站点层面的变异超过微生境效应。环境梯度，尤其是营养盐可用性和与距离相关的空间结构，对沉积物细菌群落产生贡献，而微生境差异虽然存在，但相对较弱且不一致。尽管整体α多样性在各礁区保持稳定，但群落组成的差异主要由特定类群相对丰度的变化所驱动。沉积物群落比邻近海水中具有更高的多样性，且含有明显更高比例的特有栖息地类群，凸显了底栖系统与水柱系统之间强烈的环境过滤效应。这些结果表明，珊瑚礁沉积物微生物组在潟湖尺度上具有高度结构化特征，并强调了空间重复在珊瑚礁微生物组研究中的重要性。研究结果为理解细菌群落对未来环境变化的响应提供了有价值的基线数据。

沉积物相关微生物组在珊瑚礁生物地球化学过程中发挥关键作用，然而热带珊瑚礁系统中其空间变异性背后的驱动因素仍知之甚少。本研究利用16S rRNA基因宏条形码技术，对一树岛（One Tree Island）周边珊瑚斑块礁潟湖栖息地的沉积物细菌群落进行了表征。我们在21个站点评估了潟湖尺度的变异，并在13个站点考察了微生境差异，以评估空间和环境驱动因素的影响，包括距岛距离、沉积物粒度及营养盐组成。沉积物细菌群落受到空间背景的强烈调控，站点层面的变异超过微生境效应。环境梯度，尤其是营养盐可用性和与距离相关的空间结构，对沉积物细菌群落产生贡献，而微生境差异虽然存在，但相对较弱且不一致。尽管整体α多样性在各礁区保持稳定，但群落组成的差异主要由特定类群相对丰度的变化所驱动。沉积物群落比邻近海水中具有更高的多样性，且含有明显更高比例的特有栖息地类群，凸显了底栖系统与水柱系统之间强烈的环境过滤效应。这些结果表明，珊瑚礁沉积物微生物组在潟湖尺度上具有高度结构化特征，并强调了空间重复在珊瑚礁微生物组研究中的重要性。研究结果为理解细菌群落对未来环境变化的响应提供了有价值的基线数据。